Unidad 2 - Electricidad Y Electrónica Industrial

Instituto Tecnológico de Reynosa

Electricidad y Electronica Industrial

Ing. Edgar Ocxiel Ochoa Herrera

Unidad 2 Motores, transformadores y aplicaciones.

Ing. Industrial Grupo 2 B

Nathalie Ávila García

Raúl Salvador Cantú Carmona

Rey David del Ángel Jiménez

José Manuel Maldonado Villarreal

Katia Yassel Rivera Hernández

Oscar Alfredo Salinas Martínez

Juana María Sandiel González

Vanessa Zúñiga Garza

César Abraham Loaiza Cruz

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Reynosa Tamaulipas 1 Marzo 2014

Índice

2.1 Motores de Corriente Directa y Alterna 3

Motores de Corriente Directa 3

Características de los imanes permanentes 3

Características de los electroimanes. 5

El motor de corriente directa (C.D.) y la "Ley de la fuerza de Lorentz" 6

Partes que integran un motor común de Corriente Directa. 10

Función del colector o conmutador en el motor de C.D. 12

Funcionamiento de un motor de Corriente Directa. 15

Motores de corriente alterna 16

Motores de inducción 17

Características industriales de los motores asíncronos de corriente alterna 19

Datos de motores asíncronos industrialmente disponibles 20

2.2 Transformadores Monofásico y Trifásico 22

Transformador Monofásico 22

Transformador Trifásico 24

Características 25

Construcción de los transformadores trifásicos 26

2.3. Reglamento de obras e instalaciones eléctricas (R.O.I.E.). 28

Instalaciones Eléctricas 31

Clasificación de instalaciones eléctricas 32

Por la forma de instalación 33

Por el lugar de la instalación 33

Elementos que constituyen una instalación eléctrica 34

Códigos y Normas 38

Conductores eléctricos y aisladores 39

Partes que componen los conductores eléctricos 40

Clasificación de los conductores eléctricos de acuerdo a la constitución del alma 40

Clasificación según el número de conductores 41

Clasificación de los conductores eléctricos de acuerdo a su aislación o número de hebras 42

Clasificación de los conductores eléctricos de acuerdo a sus condiciones de empleo 44

Alambres y cables de cobre con aislamiento 45

Canalizaciones eléctricas 46

2.4. Elementos eléctricos de Control industrial (Relevadores). 47

Relevadores 47

Ventajas del Relé 49

Tipos de Relés 50

Principio De Operación De Los Relevadores 52

Factores Para La Aplicación De Los Relevadores 53

2.5 Aplicaciones 53

Motores eléctricos 53

Transformadores 54

Relevadores 55

Referencias 56

Índice de Figuras

Figura 1. Imán permanente mostrando sus polos norte-sur . 3

Figura 2. Imanes permanentes en sus diferentes formas. 4

Figura 3.Atracción o repulsión de un imán permanente. 4

Figura 4. Pequeño electroimán compuesto por un núcleo metálico. 5

Figura 5. “Regla de la mano izquierda” 6

Figura 7. Sección transversal de un cable. 8

Figura 8. Ejemplo de la “Ley de la Fuerza de Lorentz” 9

Figura 9. Motor común de C.D. en partes. 10

Figura 10. Carcasa metálica. 10

Figura 11. Rotor 11

Figura 12. Carcasa con tapa a un lado. 12

Figura 15. Motor de Corriente Alterna 17

Figura 16: Motor de inducción trifásico. 19

Tabla 1: Aplicaciones de los motores de inducción. 20

Figura 17. Esquema de transformador 22

Figura 18. Esquema de la tensión en un transformador. 24

Figura 19. Autotransformador 24

Figura 20. Banco de tres transformadores monofásicos YNy 26

Figura 21. Transformador trifásico de 3 columnas. 26

Figura 22. Modelo de transformador trifásico. 27

Figura 23. Funcionamiento de un relé. 48

Figura 24. Relés Normalmente abierto y normalmente cerrado. 49

Figura 25. Auto y Metro moderno que utilizan motores eléctricos. 54

Figura 26. Transformadores. 55

Figura 27. Relevadores 55

2.1 Motores de Corriente Directa y Alterna

Motores de Corriente Directa

Un pequeño motor común de corriente directa (C.D.) basa su funcionamiento en el rechazo que se produce entre el campo magnético que rodea al electroimán del rotor y el campo magnético de un imán permanente colocado de forma fija en el cuerpo del motor.

Características de los imanes permanentes

En la mayoría de los casos un imán se compone de una pieza completamente metálica u obtenida mediante un proceso de pulvimetalurgia. Puede tener sección redonda, cuadrada, o rectangular y forma recta, curva, en herradura o semiherradura con diferentes longitudes. Su principal propiedad es que posee magnetismo permanente y polaridad diferente en cada uno de sus extremos.

Figura 1. Imán permanente mostrando sus polos norte-sur (N-S) y el campo magnético que posee a su alrededor. El sentido de las líneas de fuerza del campo magnético del imán parten siempre del polo norte “N” al polo sur “S”.

Los imanes permanentes pueden tener .formas tan diferentes (Figura 2)

A.- Cuadrada, B.- Rectangular. C.- Redonda. D.- Con forma de herradura. E.- Con forma de semiherradura.

Figura 2. Imanes permanentes en sus diferentes formas.

Figura 3.Atracción o repulsión de un imán permanente.

Figura 3. En los dos imanes enfrentados que. Encabezan esta ilustración se observa que sus. Polaridades. S - N (sur-norte) o N - S (norte-sur), indistintamente, se atraen al ser diferentes, mientras que. Más abajo, las polaridades S - S (sur-sur) o N - N. (norte-norte) de los otros imanes enfrentados, se repelen al ser .iguales. Resulta imposible que dos polos. iguales se atraigan por sí mismos debido a la fuerza de .repulsión que.se manifiesta entre ambos.

Aunque desde tiempos inmemoriales se conocen los imanes naturales con magnetismo permanente, desde hace años en la mayoría de las aplicaciones prácticas se emplean imanes magnetizados de forma artificial.

Cuando acercamos determinados metales al campo magnético de un imán (o igualmente de un electroimán), estos pueden quedar magnetizados también de forma permanente en unos casos, de forma temporal en otros o, por el contrario, no sufrir ninguna alteración. Cualquier cambio que ocurra dependerá, exclusivamente, de la naturaleza del metal expuesto al campo magnético.

Resulta evidente que un metal que haya quedado magnetizado de forma permanente, generalmente mantiene el magnetismo de forma indefinida y, por tanto, la propiedad de atraer otros metales, mientras que los que se magnetizan de forma temporal sólo conservarán un “magnetismo remanente” por un breve período de tiempo; pasado unos pocos segundos o minutos el magnetismo remanente se pierde por completo. Por último existen otros metales que no son atraídos ni afectados por el magnetismo, por lo que nunca quedan magnetizados.

Características de los electroimanes.

Los electroimanes en su mayoría se componen de un núcleo metálico compuesto por una aleación de acero al silicio. Alrededor de ese núcleo se enrolla un alambre de cobre desnudo (protegido por una capa de barniz aislante) formando una bobina. La función del núcleo metálico es reforzar la intensidad del campo magnético que crea la bobina cuando ésta se encuentra energizada, o sea, conectada a una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M.). De esa forma el núcleo de hierro se convierte en un electroimán.

El campo electromagnético que acompaña al núcleo metálico del electroimán provocará la aparición de un polo magnético diferente en cada uno de sus extremos: uno norte “N” y otro sur “S”, por lo que se comportará de la misma forma que lo hace un imán permanente.

Figura 4. Pequeño electroimán compuesto por un núcleo metálico rodeado por una bobina de muchas espiras o vueltas de alambre de cobre barnizado de muy poco grosor.

El motor de corriente directa (C.D.) y la "Ley de la fuerza de Lorentz"

La “Ley de la Fuerza de Lorentz”, descubierta por el físico-matemático holandés Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928), postula que cuando una partícula cargada eléctricamente se mueve dentro de un campo magnético experimenta una fuerza perpendicular a la dirección de ese movimiento y perpendicular, a su vez, a la dirección del flujo del campo magnético.

Demostración de cómo actúa la “Ley de la fuerza de Lorentz” empleando la “Regla de la mano izquierda”

La “Ley de la Fuerza de Lorentz” se puede demostrar empleando la “Regla de la mano .izquierda” propuesta por el físico e ingeniero eléctrico británico John Ambrose Fleming. (1849-1945). En la figura 5 se puede observar el dedo índice de la mano

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